319889429 Livro Hidrologia e Recursos Hidricos pdf

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NOTAS DE AULA – HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS – REV.02 
(2013) 
 
Plano de Ensino 
 
Unidade 1 – Introdução 
1.1. O Ciclo hidrológico; 
1.2. Usos Múltiplos, Potencialidades, Conflitos e Prioridades; 
1.3. Balanço Hídrico / Equação Fundamental 
1.4. Aplicações da hidrologia 
 
Unidade 2 – Bacia Hidrográfica 
2.1. Determinação dos limites de bacias hidrográficas 
2.2. Caracterização topográfica, geológica e fluvial. 
 
Unidade 3 – Precipitação 
3.1. Tipos de chuva 
3.2. Análise de dados pluviométricos 
3.3. Freqüência, variações e tempos de recorrência das precipitações. 
3.4. Precipitação média em uma bacia. Métodos de cálculo. 
 
Unidade 4 – Evaporação e Transpiração 
4.1. Fatores que influenciam nos processos de evaporação e de 
transpiração. 
4.2. Medição da evaporação. 
4.3. Medição da transpiração. 
 
Unidade 5 – Infiltração 
5.1. Componentes do processo de infiltração. Granulometria do solo, 
porosidade, permeabilidade. 
5.2. Fatores que influenciam no processo de infiltração. 
 
Unidade 6 – Escoamento Superficial 
6.1. Introdução; 
6.2. Metodologia; 
6.3. Métodos de análise; 
6.4. Conceitos e componentes do Hidrograma; 
6.5. Separação do escoamento; 
6.6. Precipitação excedente ou efetiva; 
6.7. Determinação da vazão – Método racional; 
6.8. Determinação da vazão – Método racional modificado por Ulisses. 
 
Unidade 7 – Fluviometria 
7.1. Medição de nível; 
7.2. Medição de vazão; 
7.3. Determinação da Curva-chave; 
 
Unidade 8 – Hidrograma Unitário 
8.1. Modelos do Escoamento Unitário; 
8.2. Determinação do Hidrograma Unitário; 
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8.2.1. Em bacias com dados históricos; 
8.2.2. Em bacias sem dados históricos – Hidrograma unitário sintético. 
 
EXERCíCIOS 
 
Bibliografia Básica 
 
TUCCI, C.E.M.. Hidrologia: Ciência e Aplicação. Porto Alegre: UFRGS / 
ABRH, 3ª Ed, 2004. 
LINSLEY, R. K.; FRANZINI., J.B.. Engenharia de Recursos Hídricos. São 
Paulo: Editora McGraw-Hill do Brasil, 1978. 
PINTO, N.L. de Souza et al.. Hidrologia Básica. São Paulo: Editora Edgard 
Blücher, 1976. 
 
Bibliografia Complementar 
 
WISLER, C. O., BRATER, E.F.. Hidrologia. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 
1964. 
BRANCO, Samuel Murgel et al.. Hidrologia Ambiental. São Paulo: ABRH/ 
EDUSP, 1991. 
J.B. Dias de Paiva e E.M.C. Dias de Paiva (Org.). Hidrologia Aplicada à 
Gestão de Pequenas Bacias Hidrográficas. Porto Alegre: ABRH , 2001. 
 
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UNIDADE 1 – Introdução 
 
Como conceito, pode-se estabelecer que a água é um elemento natural 
descomprometido com qualquer uso ou utilização, já os recursos hídricos é a 
água como bem econômico passível de utilização com tal fim. Sendo assim, a 
água é um recurso natural, isto é, um insumo que os organismos, populações e 
ecossistema necessitam para sua manutenção. Os recursos naturais podem 
ser classificados em dois grandes grupos: os renováveis e os não renováveis. 
Os recursos renováveis são aqueles que, depois de serem utilizados, 
ficam disponíveis novamente graças aos ciclos naturais. A água, em seu ciclo 
hidrológico, é um exemplo de recurso renovável. Além da água, podemos citar 
como recursos renováveis a biomassa, o ar e energia eólica. 
Os recursos não renováveis, são aqueles, como o próprio nome diz, que 
uma vez utilizado não podem ser reaproveitados. Um exemplo característico, é 
o combustível fóssil que, depois de ser utilizado para mover um automóvel, 
está perdido para sempre. Pode-se identificar ainda, duas classes: a dos 
minerais não-energéticos (fósforo, cálcio, etc.) e a dos minerais energéticos 
(combustíveis fósseis e urânio). Os minerais energéticos são, efetivamente, 
não-renováveis, enquanto os não-energéticos podem se renovar, mas após um 
período de tempo tal que não serão relevantes para a existência humana. A 
Figura 1.1 apresenta os principais tipos de recursos naturais. 
 
 
 
Figura 1.1 – Classificação dos Recursos Naturais – Fonte: Braga et al, 2002 
 
Existem situações que um recurso renovável passa a ser não-renovável. 
Esta condição ocorre quando a taxa de utilização supera a máxima capacidade 
de sustentação do sistema. 
 
A Água 
 
A água pura (H2O) é um líquido formado por moléculas de hidrogênio e 
oxigênio. Na natureza, ela é composta por gases como oxigênio, dióxido de 
carbono e nitrogênio, dissolvidos entre as moléculas de água. Também fazem 
parte desta solução líquida sais, como nitratos, cloretos e carbonatos; 
elementos sólidos, poeira e areia podem ser carregados em suspensão. Outras 
Recursos 
Renováveis Não - renováveis 
Água 
Ar 
Biomassa 
Vento 
Minerais energéticos 
Combustíveis fósseis e 
Urânio 
Minerais não - energéticos 
Fósforo, cálcio, etc. 
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substâncias químicas dão cor e gosto à água. Ions podem causar uma reação 
quimicamente alcalina ou ácida. As temperaturas apresentam variação de 
acordo com a profundidade e com o local onde a água é encontrada, 
constituindo-se em fatores que influenciam no comportamento químico. 
É encontrada na natureza em três estados físicos: sólido (gelo), gasoso 
(vapor) e líquido e são classificadas em: 
 
• Água doce – com apresentação de teor de sólidos totais dissolvidos 
(STD) inferior a 1.000 mg/l ou com salinidade (teor de cloreto de 
sódio na água) menor que 0,5 ‰; 
• Água salobra – com STD entre 1.000 e 10.000 mg/l ou com 
salinidade entre 0,5 e 30‰; 
• Água salgada – com STD acima de 10.000 mg/l ou com salinidade 
maior que 30‰. 
 
O planeta Terra é formado por ¾ de água (doce e salgada) e apenas ¼ 
de terra (continentes e terras), assim distribuída: 
 
• 0,01% nos rios; 
• 0,35% nos lagos e pântanos; 
• 2,34% nos pólos, geleiras e icebergs; 
• 97,3% nos oceanos. 
 
 
 
A presença da água é fundamental para a existência de vida no planeta, 
uma vez que ela atua como regulador térmico do ambiente, fazendo com que 
as diferenças de temperatura entre a noite e o dia sejam minimizadas graças 
ao seu elevado calor específico (1 g Cal/g). 
 
A renovação natural da água é representada pelo ciclo hidrológico, 
Figura 1.2, no qual os fenômenos básicos são a evaporação e a precipitação. 
Nos oceanos, a evaporação excede a precipitação, e nos continentes ocorre o 
oposto. Concluí-se que boa parte da água de chuva nos continentes provém da 
evaporação da água dos oceanos. Uma importante exceção é a Bacia 
Amazônica, onde cerca de 50% da precipitação provém da própria bacia. 
 
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Figura 1.2 – Ciclo Hidrológico – Fonte: Braga et al, 2002 
 
1.1- O CICLO HIDROLÒGICO 
 
O ciclo hidrológico é o processo cíclico e contínuo de transporte das 
águas da Terra, interligando atmosfera, continentes e oceanos. Trata-se de um 
processo complexo, que tem como fonte de energia o Sol, contendo muitos 
subciclos. Como praticamente todo o abastecimento de água doce é resultante 
da precipitação proveniente da evaporação das águas marítimas, o ciclo 
hidrológico pode ser entendido basicamente como o processo de transferência 
da água dos mares para os continentes e seu retorno aos mares, conforme 
indicações da Figura 1.2. O vapor d’água que tem origem na evaporação das 
águas dos mares é transportado para os continentes pelo movimento das 
massas de ar. Se o vapor for resfriado até o seu ponto de orvalho, ele se 
condensa na forma de pequenas gotas visíveis, vindo a constituir as nuvens, as 
quais, sob condições meteorológicas favoráveis, avolumam-se e, sob a ação 
da gravidade, precipitam-se. À medida que as chuvas caem, parte delas é 
interceptada pela vegetação e evaporada. Parte da precipitação que atinge a 
superfície do solo é devolvida para a atmosfera por evaporação, a partir das 
superfícies líquidas, do solo e da vegetação, e da transpiração dos seres vivos. 
O restante retorna aos mares por vias superficiais, subsuperficiais e 
subterrâneas. 
Pode-se então resumir o ciclohidrológico por meio dos seguintes 
processos: 
 
• Detenção – parte da precipitação fica retida na vegetação, 
depressões do terreno e construções, Essa massa de água 
retorna à atmosfera pela ação da evaporação ou penetra no solo 
pela infiltração; 
• Escoamento superficial – constituído pela água que escoa sobre o 
solo, fluindo para locais de altitudes inferiores, até atingir um 
corpo d’água como um rio, lago ou oceano. A água que compõe o 
escoamento superficial pode também sofrer infiltração para as 
camadas superiores do solo, ficar retida ou sofrer evaporação. 
6 
• Infiltração – a água infiltrada pode sofrer evaporação, ser utilizada 
pela vegetação, escoar ao longo da camada superior do solo u 
alimentar o lençol de água subterrâneo. 
• Escoamento subterrâneo – constituído por parte da água infiltrada 
na camada superior do solo, sendo bem mais lento que o 
escoamento superficial. Parte desse escoamento alimenta os rios 
e os lagos, além de ser responsável pela manutenção desses 
corpos durante épocas de estiagem. 
• Evapotranspiração – parte da água existente no solo que é 
utilizada pela vegetação e eliminada pelas folhas na forma de 
vapor. 
• Evaporação – em qualquer das fases descritas anteriormente, a 
água pode voltar à atmosfera na forma de vapor, reiniciando o 
ciclo hidrológico. 
• Precipitação – água que cai sobre o solo ou sobre um corpo 
d’água. 
 
1.2- USOS MÚLTIPLOS, POTENCIALIDADES, CONFLITOS E 
PRIORIDADES 
 
 
A água é um dos recursos naturais mais intensamente utilizados. É 
fundamental para a existência e manutenção da vida e, para isso, deve estar 
presente no ambiente em quantidade e qualidade apropriadas. O homem tem 
usado a água não só para suprir suas necessidades metabólicas, mas também 
para outros fins. Em algumas regiões do planeta com intensa demanda de 
água, tais como grandes centros urbanos, pólos industriais e zonas de 
irrigação, pode superar a oferta de água, seja em termos quantitativos, seja 
porque a qualidade da água local está prejudicada devido à poluição. Tal 
degradação pode afetar a oferta de água e também gerar graves problemas de 
desequilíbrio ambiental. A Figura 3.1 mostra os diversos usos das águas, 
 
7 
 
Figura 1.3 – Uso múltiplo da água – Fonte: Braga et al, 2002. 
 
A Diretriz da FEEMA (Fundação Estadual de Engenharia do Meio 
Ambiente) DZ 302 – Usos benéficos das águas – Definições e Conceitos 
Gerais, indica: 
 
“Usos das águas são os múltiplos fins a que a água serve; Usos benéficos da água são 
os que promovem benefícios econômicos e o bem estar à saúde da população. Os 
usos permitidos para um determinado corpo d’água são chamados usos legítimos de 
corpos d’água. Os usos benéficos são: 
- Abastecimento Público – usos da água para um sistema que 
sirva a, pelo menos, 15 ligações domiciliares ou a, pelo 
menos, 25 pessoas, em condições regulares; 
- Uso Estético - uso da água que contribui de modo agradável e 
harmonioso para compor as paisagens naturais ou resultantes 
da criação humana; 
- Recreação - uso da água que representa uma atividade física 
exercida pelo homem na água, como diversão; 
- Preservação da Flora e Fauna - uso da água destinado a 
manter a biota natural nos ecossistemas aquáticos; 
- Atividades Agropastoris - uso da água para irrigação de 
culturas e dessedentação e criação de animais; 
- Abastecimento Industrial - uso da água para fins industriais, 
inclusive geração de energia. “ 
 
8 
• Abastecimento Humano 
 
Dentre os vários usos da água, este é considerado o mais nobre e 
prioritário, uma vez que o homem depende de uma oferta adequada de água 
para sua sobrevivência. A qualidade de vida dos seres humanos está 
diretamente ligada à água, pois ela é de utilizada para o funcionamento 
adequado de seu organismo, preparo de alimentos, higiene pessoal e de 
utensílios. Usamos a água também para a irrigação de jardins, lavagem de 
veículos e piso, usos esses com exigências menores em relação a qualidade. 
A água usada para abastecimento doméstico deve apresentar 
características sanitárias e toxicológicas adequadas, tais como estar isenta de 
organismos patogênicos e substâncias tóxicas, para prevenir danos à saúde e 
ao bem-estar do homem. Organismos patogênicos são aqueles que transmitem 
doenças pela ingestão ou contato com a água contaminada, como bactérias, 
vírus, parasitas, protozoários, que podem causar doenças pela ingestão ou 
contato com a água contaminada, como bactérias, vírus, parasitas, 
protozoários , que podem causar doenças como disenteria, febre tifóide, cólera, 
hepatite e outras. A água potável é aquela que não causa danos à saúde nem 
prejuízo aos sentidos. 
 
• Abastecimento Industrial 
 
A água é usada na indústria em seu processo produtivo, por exemplo 
como solvente em lavagens e em processos de resfriamento. Não existe um 
requisito de qualidade da água genérico para todas as indústrias, pois cada uso 
específico apresenta requisitos particulares. Indústrias que processam produtos 
farmacêuticos, alimentícios e de bebidas estão entre aquelas que precisam de 
qualidade elevada. Indústrias que utilizam a água para resfriamento devem 
usar água isenta de substâncias que causem o aparecimento de incrustações e 
corrosão nos condutos. Indústrias envolvidas com processos de tingimento de 
tecidos e louças devem ter à disposição água isenta de produtos propiciem o 
aparecimento de manchas no produto final. 
 
• Irrigação 
 
A qualidade da água utilizada na irrigação depende do tipo de cultura a 
ser irrigada. Por exemplo, para o cultivo de vegetais que são consumidos crus, 
a água deve estar isenta de organismos patogênicos que poderão atingir o 
consumidor desse produto. Essa água também deve estar isenta de 
substâncias que sejam tóxicas aos vegetais ou aos seus consumidores. 
Outro aspecto de importância fundamental diz respeito ao teor de sais 
dissolvidos na água empregada para a irrigação. Excesso de sais dissolvidos 
pode afetar atividade osmótica das plantas, bem como prejudicar o 
aproveitamento de nutrientes do solo, influir diretamente no metabolismo das 
plantas e ainda reduzir a permeabilidade do solo, dificultando a drenagem e a 
aeração. Esquemas de irrigação mal-operados podem afetar grandes áreas de 
solo originalmente férteis devido ao efeito da salinização e encharcamento dos 
solos. 
É importante observar também que a irrigação representa o uso mais 
intenso dos recursos hídricos, sendo responsável por aproximadamente 70% 
9 
do consumo de água doce no mundo. Além disso, ela pode carrear para os 
corpos d’água superficiais e subterrâneos as substâncias empregadas para o 
aumento de produtividade da agricultura. Entre tais substâncias destacam-se 
os fertilizantes sintéticos e os defensivos agrícolas. 
 
• Geração de Energia Elétrica 
 
A água utilizada para fins energéticos por meio da geração de vapor de 
água nas usinas termoelétricas ou pelo aproveitamento de energia potencial ou 
cinética da água nas usinas hidrelétricas. Em ambos os casos os requisitos de 
qualidade da água são pouco restritivos, a não ser pelo controle de substâncias 
que possam afetar a durabilidade e manutenção dos equipamentos utilizados. 
O aproveitamento dos recursos hídricos para fins energéticos pode 
introduzir uma série de impactos ambientais no meio aquático. As usinas 
termoelétricas podem despejar calor nos corpos de água, afetando o 
ecossistema de várias maneiras. As usinas hidrelétricas dependem em geral da 
existência de uma barragem que crie um desnível entre as superfícies livres de 
água localizadas nos lados a montante e a jusante. Como conseqüência, o rio 
a montante da barragem transforma-se num lago, o que altera o ecossistema 
aquático, pois ele passa de um ambiente de altas velocidades e alta turbulência 
(rio) paraum ambiente de baixas velocidades e baixa turbulência (lago). 
 
• Navegação 
 
O transporte de carga e passageiros por via fluvial, lacustre e marítima é 
frequentemente uma alternativa bastante interessante sob o ponto de vista 
econômico. Para isso, a água existente no meio deve estar isenta de 
substâncias que sejam agressivas ao casco e condutos de refrigeração das 
embarcações e/ou propiciem a proliferação excessiva de vegetação, causando 
inconvenientes à navegação. 
A navegação pode perturbar o meio ambiente ao despejar substâncias 
poluidoras das embarcações no meio aquático, seja de modo deliberado ou 
acidental. Os portos também são um potencial poluidor pela mesma razão. 
Tem-se o caso dos terminais petrolíferos, nos quais podem ocorrer os 
vazamentos de petróleo. 
A navegação fluvial requer um leito adequado em termos de 
profundidade e curvas para o deslocamento das embarcações. A velocidade do 
curso de água é outro fator importante para a viabilização desse tipo de 
navegação. Assim, para a implantação da navegação fluvial podem ser 
necessárias alterações no canal, como, por exemplo, a implantação de 
barragens com obras de transposição de nível. 
 
• Preservação da Flora e Fauna 
 
O equilíbrio ecológico do meio aquático deve ser mantido, 
independentemente dos usos que se façam dos corpos de água. Para isso 
deve-se garantir a existência de concentrações mínimas de oxigênio dissolvido 
e de sais nutrientes na água. Ela não deve conter substâncias tóxicas acima de 
concentrações críticas para os organismos aquáticos. 
 
10 
• Aqüicultura 
 
A criação de organismos aquáticos de interesse para o homem requer 
padrões de qualidade da água praticamente idênticos aos necessários para a 
preservação da flora e da fauna, havendo possivelmente algumas 
considerações específicas para o favorecimento da proliferação de certas 
espécies. 
 
• Recreação 
 
Os corpos de água oferecem várias alternativas de recreação para o 
homem, seja por meio de atividades como a natação e esportes aquáticos ou 
outras atividades como a pesca e a navegação esportiva. O contato com a 
água pode ser primário, como o que ocorre quando há um contato físico 
proposital com a água, como a natação. É evidente que a água não deve 
apresentar organismos patogênicos e substâncias tóxicas em concentrações 
que possam causar danos à saúde pelo contato com a pele ou por ingestão. O 
contato secundário ocorre de forma acidental em atividades como a navegação 
esportiva. 
Do ponto de vista estético, os corpos poluídos são inconvenientes ao 
homem devido à liberação de odores desagradáveis, presença de sustâncias 
flutuantes e turbidez excessiva. Freqüentemente tais corpos estão próximos de 
centros urbanos, não sendo utilizados para fins recreativos. Existe um valor 
econômico bastante expressivo associado ao aspecto estético da água. Por 
exemplo, são bastante valorizadas as propriedades próximas a corpos de 
água. Problemas com a água desvalorizam essas propriedades, prejudicando o 
uso dos rios e lagos como recursos paisagísticos. 
 
• Diluição de despejos 
 
Os corpos podem ser utilizados para transportar e diluir os despejos 
neles lançados. A jusante do lançamento as concentrações do poluente 
dependerão em parte da razão de diluição, isto é, da relação entre a vazão do 
rio a vazão do despejo. Se a razão de diluição for alta, as concentrações 
podem ser baixas o suficiente para não causar impactos sobre outros usos de 
água. A diluição, no entanto, não deve ser recomendada em substituição ao 
tratamento dos despejos, devendo somente ser utilizada para a carga residual 
das estações de tratamento. O comportamento dos corpos de água como 
receptores de despejos varia em função de suas características físicas, 
químicas e biológicas e da natureza das substâncias lançadas. 
 
A Tabela 1.1, apresenta, resumidamente, a classificação sistemática dos 
usos das águas. Nesta tabela, os usos consutivos referem-se ao grande 
consumo da água, sendo o seu retorno para o manancial muito pequeno. Os 
usos não consutivos são aqueles em que o consumo de água é muito pequeno, 
havendo, portanto, retorno de água ao manancial. 
 
 
 
 
11 
Tabela 1.1 – Classificação sistemática dos usos da água. 
FORMA FINALIDADE TIPO DE USO USO 
CONSUTIVO 
REQUISITOS 
DE 
QUALIDADE 
EFEITOS 
NAS ÁGUAS 
Com 
derivação 
de águas 
Abastecimento 
Urbano 
Abastecimento 
doméstico, 
industria, 
comercial e 
público. 
Baixo, de 
10%, sem 
contar com 
as perdas 
nas redes. 
Altos ou 
médios 
influindo no 
custo do 
tratamento. 
Poluição 
orgânica e 
bacteriológica. 
Abastecimento 
Industrial 
Sanitário, de 
processo, 
incorporação 
ao produto, 
refrigeração e 
geração de 
vapor. 
Médio, de 
20%, 
variando 
como o tipo 
de uso da 
indústria. 
Médio, 
variando com 
o tipo de uso. 
Poluição 
orgânica, 
substâncias 
tóxicas, 
elevação da 
temperatura. 
Irrigação Irrigação 
artificial de 
culturas 
agrícolas. 
Alto, de 90%. Médio, 
dependendo 
do tipo de 
cultura. 
Carreamento 
de 
agrotóxicos e 
fertilizantes. 
Aqüicultura Estações de 
psiculturas e 
outras. 
Baixo, de 
10%. 
Altos. Carreamento 
de matéria 
orgânica. 
Sem 
derivação 
de águas 
Geração de 
Energia 
Elétrica 
Acionamento 
de turbinas 
hidráulicas. 
Perdas por 
evaporação 
do 
reservatório. 
Baixos. Alteração no 
regime e na 
qualidade das 
águas 
Navegação Manutenção 
de calados 
mínimos e 
eclusagem. 
Não há. Baixos. Lançamento 
de óleo e 
combustível. 
Preservação 
da Flora e 
Fauna 
Assegurar o 
equilíbrio 
ecológico. 
Não há. Não há. Melhoria na 
qualidade da 
água. 
Recreação Natação e 
outros 
esportes com 
contato direto 
e secundário. 
Não há. Altos, 
especialmente 
recreações de 
contato 
primário. 
Poluição e 
lixo. 
Diluição de 
despejos 
Autodepuração 
e transporte de 
esgotos 
urbanos e 
industriais. 
Não há. Não há. Poluição 
orgânica, 
física, química 
e 
bacteriológica 
Fonte: Adaptado 
 
Observamos que os recursos hídricos podem ser utilizados de diversas 
maneiras, atendendo a várias necessidades simultaneamente. Essa é uma 
exigência importante não só do ponto de vista econômico, mas também do 
ponto de vista do abastecimento, em função da crescente escassez da oferta 
de recursos hídricos diante da demanda sempre crescente. Assim, podem 
surgir conflitos quanto à utilização dos recursos hídricos, como por exemplo: 
 
� A diluição de despejos de origem humana, industrial e agrícola 
pode degradar a qualidade das águas, afetando outros usos tais 
como o abastecimento humano, industrial, a irrigação, a 
preservação do meio ambiente e a recreação. 
12 
� A necessidade de ajustar a variação temporal da oferta natural de 
água à sua demanda pode levar à necessidade da criação de um 
reservatório. Todavia, reservatórios podem provocar impactos 
ambientais significativos. Além disso, uma das funções do 
reservatório pode ser o controle de cheias pela criação de um 
espaço vazio adequado disponível para receber e armazenar 
água durante o período de vazões altas. Essa água ficará retida 
no reservatório para impedir a ocorrência de inundações nas 
áreas situadas a jusante da barragem. A manutenção de um 
espaço vazio no reservatório conflita com a necessidade de 
armazenamento de água adequado para satisfazer os usos acima 
discriminados. 
� Determinados usos dos recursos hídricos fazem com que parte da 
água que é utilizada não retorne ao corpo de água do qual foi 
retirada. Tais usos são denominados consutivos, conforme 
Tabela 1.1. Usos consutivos em geral conflitam com quaisquer 
outros usos em função da retirada da água que provocam no 
sistema aquático. 
 
1.3- BALANÇO HÍDRICO / EQUAÇÃOFUNDAMENTAL 
 
As transformações do ciclo hidrológico ocorridas dentro de regiões de 
interesse pré-estabelecidas podem ser contabilizadas através da equação do 
balanço hídrico, também denominada balanço de massa, ou equação 
fundamental, que pode ser expressa na forma: 
 
se QQV −=∆ (1.1) 
 
onde: 
=∆V Variação de armazenamento hídrico 
Qe = Afluência hídrica 
Qs = Efluência hídrica 
 
As componentes do ciclo hidrológico a serem representadas na equação 
de balanço hídrico dependem dos limites estabelecidos, da mesma forma que 
as grandezas representativas de tais componentes devem ser empregadas em 
unidades compatíveis, sejam elas volumétricas, de descarga, ou lâminas. 
Considerando-se o balanço hídrico das águas superficiais e 
subterrâneas, tem- se: 
 
)( QGTEPV +++−=∆ (1.2) 
 
onde: 
=∆V Variação de armazenamento hídrico 
 
P = precipitação 
E = evaporação 
T = evapotranspiração 
G= fluxo subterrâneo da bacia 
Q= escoamento superficial 
13 
 
Levando-se em conta somente as águas superficiais: 
 
)( QITEPV +++−=∆ (1.3) 
 
onde: 
I = infiltração. 
 
Assumindo-se ainda =∆V 0, a equação (1.3) reduz-se a: 
 
Q = P -L (1.4) 
 
onde: 
L = perdas (E+T+I) 
 
A equação (1.4) constitui a base de muitos métodos práticos de 
avaliação do escoamento superficial. 
 
1.4- APLICAÇÔES DA HIDROLOGIA 
 
A hidrologia é a ciência da Terra que estuda a ocorrência, circulação e 
distribuição das águas, bem como as suas propriedades físicas e químicas e 
suas relações com os seres vivos. Divide-se em dois grandes grupos: a 
hidrologia das águas superficiais e a hidrologia subterrânea, sendo que o 
primeiro inclui: climatologia, meteorologia, geologia, geomorfologia, 
sedimentologia, geografia e oceanografia. 
A Engenharia Hidrológica e de Recursos Hídricos, por sua vez, é ciência 
da Terra aplicada, uma vez que se utiliza dos princípios hidrológicos na solução 
de problemas de engenharia, decorrentes da necessidade de explotação1 dos 
recursos hídricos terrestres. Em outras palavras, a engenharia hidrológica visa 
estabelecer relações, definindo a variabilidade espaço-temporal da água, com 
vistas à avaliação dos riscos envolvidos nas atividades de dimensionamento e 
operação de sistemas de aproveitamento e controle das águas naturais. 
A hidrologia baseia-se, essencialmente, em elementos observados e 
medidos no campo; o que mostra a importância da fase correspondente à 
coleta de dados. 
De um modo geral os estudos hidrológicos baseiam-se na quase 
repetição dos regimes de precipitação e de escoamento dos rios, ao longo do 
tempo. Isto é, ainda que uma sucessão histórica de eventos (vazão ou 
precipitação), contatada no passado, não se repita exatamente para o futuro, 
suas grandes linhas mantêm-se aproximadamente as mesmas. Em suma, os 
projetos de obras futuras são elaborados com base em elementos do passado, 
considerando-se ou não a probabilidade de se verificarem alterações com 
relação ao passado. 
 
As principais aplicações são: 
 
 
1
 A explotação é a retirada do recurso com máquinas adequadas, para fins de beneficiamento, transformação e 
utilização. 
14 
a) Escolha de fontes de abastecimento de água para uso doméstico 
ou industrial 
 
b) Projeto e construção de obras hidráulicas 
 b.1) Fixação das dimensões hidráulicas de obras de arte, tais como: 
pontes, bueiros, etc.; 
 b.2) Projeto de barragens; localização; escolha do tipo de barragem, de 
fundação e do extravasor; dimensionamento. 
 
c) Drenagem 
c.1) Estudo das características do Lençol Freático. 
c.2) Estudo das condições de alimentação e escoamento natural do 
lençol, precipitação, bacia de contribuição e nível d'água dos cursos. 
 
d) Irrigação – Visa suprir as deficiências pluviais, proporcionando teor 
de umidade no solo suficiente para o crescimento de plantas. 
d.1) Escolha do manancial. 
d.2) Estudo de evaporação e infiltração. 
 
e) Regularização dos cursos d'água e controle de inundações 
e.1) Estudo das variações de vazão; previsão de vazões máximas. 
e.2) Exame das oscilações de nível e das áreas de inundação. 
 
f) Controle da poluição e preservação ambiental 
Análise da capacidade de autodepuração dos corpos receptores (rios, 
lagoas, etc.) dos efluentes de sistemas de esgotos sanitários e industriais: 
vazões mínimas de cursos d'água, capacidade de reaeração e velocidade de 
escoamento. 
 
g) Controle da erosão 
g.1) Análise de intensidade e frequência das precipitações máximas, 
determinação do coeficiente de escoamento superficial. 
g.2) Estudo da ação erosiva das águas e proteção por meio da 
vegetação e outros recursos. 
 
h) Navegação 
Obtenção de dados e estudos sobre construção e manutenção de canais 
navegáveis. 
 
i) Aproveitamento hidrelétrico: 
i.1) Previsão das vazões máximas, mínimas e médias dos cursos d'água 
para o estudo econômico e dimensionamento das instalações. 
i.2) Verificação da necessidade de reservatório de acumulação, 
determinação dos elementos necessários ao projeto e construção do mesmo: 
bacias hidrográficas, volumes armazenáveis, perdas por evaporação e 
infiltração. 
 
j) Operação de sistemas hidráulicos complexos 
 
15 
l) Recreação – Atividades recreativas, esportes náuticos, navegação, 
pescas recreativas e lazer contemplativo. 
 
m) Preservação e desenvolvimento da vida aquática – Manutenção 
de padrões adequados de qualidade das águas para conservação da fauna e 
da flora, com a manutenção de ambientes propícios às atividades humanas e à 
preservação da harmonia paisagística. Disponibilidade hídrica espaço-
temporal: quantidade e qualidade de água. 
 
n) Estudos integrados de bacias hidrográficas para múltiplos 
propósitos 
 
16 
UNIDADE 2 – Bacia Hidrográfica 
 
Bacia hidrográfica ou bacia de drenagem de uma seção de um curso 
d’água é a área geográfica coletora de água de chuva que escoa pela 
superfície do solo e atinge a seção considerada. 
Importante para obtenção de dados para dimensionamento de pontes, 
bueiros, barragens, galerias de águas pluviais, etc. 
A área da bacia é a área plana, projeção horizontal inclusa entre seus 
divisores e determinada em uma planta plani-altimétrica com o auxílio de um 
planímetro. Normalmente expressa em Km2 ou hectares. 
 
 
 
 
 
 
As bacias hidrográficas constituem contornos territoriais adequados aos 
estudos hidrológicos, em particular de balanço hídrico, pois sobre tais áreas é 
possível um maior controle sobre as componentes do ciclo hidrológico, como o 
escoamento superficial, muito embora o escoamento subterrâneo possa 
promover transferências hídricas entre bacias vizinhas. 
O termo bacia hidrográfica é usado indistintamente para pequenas e 
grandes áreas de drenagem, ao tratarem de área de drenagem de pequenos 
córregos ou grandes rios, respectivamente. 
No Brasil, em um total de 09(nove) grandes bacias hidrográfica, somente 
em três: Amazonas, São Francisco e Paraná estão concentrados cerca de 80% 
da produção hídrica do país. Estas bacias cobrem cerca de 72% do território 
brasileiro, dando-se destaque à Bacia Amazônica, que possui cerca de 57% da 
superfície do País. A Tabela 2.1 apresenta informações básicas sobre os 
recursos hídricos nas principais bacias hidrográficas brasileiras. 
Embora tamanha quantidade de água doce, há um grave problema de 
abastecimento no País, que é devido ao crescimento das localidades e à 
degradação da qualidade da água. O baixo nível tecnológico-organizacional 
está nas condições primárias de uso, recebendo a contribuição da ocupação 
rural, que aumenta o desmatamento das bacias hidrográficas. O grande 
desenvolvimento dos processos erosivos do solo faz com que haja um 
empobrecimentode pastagens nativas e redução das reservas de águas do 
solo, assim produzindo a queda da produtividade natural. 
O conhecimento das variações de tempo, espaço das chuvas, descargas 
dos rios, de fatores ambientais, sócio-culturais, condições de uso e 
conservação dos seus recursos naturais permitem planejar, evitar ou atenuar 
os efeitos do excesso ou da falta de água. 
O Brasil possui a maior disponibilidade hídrica do planeta, ou seja, 
13,8% do deflúvio médio mundial. 
17 
 
Tabela 2.1 – Informações básicas sobre as Bacias Hidrográficas Brasileiras 
Bacia 
Hidrográfica 
População1 Densidade 
(hab/km3) 
Vazão 
(m3/s) 
Disponibilidade 
Hídrica 
Disponibilidade 
Per-capita 
(m3/hab.ano) Hab. % Km3/a % 
Amazônica 6.687.893 4,3 1,7 133.380 4206 73,2 628.940 
Tocantins 3.503.365 2,2 4,6 11.800 372 6,5 106.220 
Atlântico Norte / 
Nordeste 31.253.068 19,9 30,4 9.050 285 5,0 9.130 
São Francisco 11.734.966 7,5 18,5 2.850 90 1,6 7.660 
Atlântico Leste 35.880.413 22,8 65,8 4.350 137 2,4 3.820 
Paraguai 1.820.569 1,2 4,9 1.290 41 0,7 22.340 
Paraná 49.924.540 31,8 56,9 11.000 347 6,0 6.950 
Uruguai 3.837.972 2,4 21,6 4.150 131 2,3 34.100 
Atlântico Sudeste 12.427.377 7,9 55,5 4.300 136 2,4 10.910 
BRASIL 157.070.163 100 18,5 182.170 5745 100 36.580 
1- Dados: IBGE (1996) 
Fonte: apud Setti (2001, p.77) 
 
Características fluvio-morfológicas 
 
a) Forma da bacia 
 
A forma da bacia hidrográfica é importante devido ao tempo de 
concentração, definido como o tempo, a partir do início da precipitação, para 
que toda a bacia correspondente passe a contribuir com a vazão na seção em 
estudo, ou em outras palavras, o tempo que leva uma partícula de água para 
atingir a seção em estudo partindo dos limites da bacia. 
 
a1) Fator de forma: kf ou coeficiente de conformação 
 
É a relação entre a área da bacia e o quadrado de seu comprimento 
axial. 
Mede-se o comprimento axial da bacia (L) quando se segue o curso 
d’água mais longo desde a foz até a cabeceira mais distante. 
 
A largura média L é obtida dividindo-se a área da bacia pelo seu 
comprimento axial. 
 
 
L
Lkf = ; mas 
L
AL = , então 2L
Akf = 
 
Onde: 
A em Km²; 
L em Km. 
 
Uma bacia com fator de forma baixo é menos sujeita a enchentes que 
outra de mesmo tamanho porém com maior fator de forma. Isso se deve ao 
fato de que em uma bacia estreita e longa, com fator de forma baixo, há menos 
possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda 
sua extensão. 
Em uma bacia circular, toda a água escoada tende a alcançar a saída da 
bacia ao mesmo tempo. 
18 
 
 
Uma bacia elíptica, tendo a saída da bacia na ponta do maior eixo e, 
sendo a área igual a da bacia circular, o escoamento será mais distribuído no 
tempo, produzindo, portanto, uma enchente menor. 
 
 
As bacias do tipo radial ou ramificada são formadas por conjuntos de 
sub-bacias alongadas que convergem para um mesmo curso principal. Neste 
caso, uma chuva uniforme em toda a bacia, origina cheias nas sub-bacias, que 
vão se somar, mas não simultaneamente, no curso principal. Portanto, a cheia 
crescerá, estacionará, ou diminuirá a medida que forem se fazendo sentir as 
contribuições das diferentes sub-bacias. 
 
 
 
a2) Coeficiente de compacidade (kc) 
 
É a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo 
de área igual a da bacia. 
 
2
* rA pi= , então 
pi
A
r = 
 
A
P
A
P
A
P
r
Pkc 28,0
*
*2
**2
**2
====
pi
pi
pi
pi
pi
 
 
Onde: 
 
P é o perímetro da bacia em Km; 
19 
A é a área da bacia em Km2. 
 
Quanto mais irregular for a bacia, tanto maior será o coeficiente de 
compacidade. Um coeficiente mínimo igual a unidade corresponderia a uma 
bacia circular. Se os outros fatores forem iguais, a tendência para maiores 
enchentes é tanto mais acentuada quanto mais próximo da unidade for o valor 
desse coeficiente. 
 
b) Rede de drenagem 
 
É constituída pelo rio principal e seus afluentes. A disposição em planta 
dos cursos d’água é uma característica muito importante. Tal importância se 
deve: 
I) Eficiência da drenagem – quanto mais eficiente for a drenagem maior 
e mais rápido se formará a enchente. 
II) Indicação da natureza do solo e das condições superficiais que 
existem na bacia. (Arenoso – infiltração elevada, só caudal principal; argiloso – 
rede bem ramificada). 
 
b1) Ordem dos cursos d’água 
 
A ordem dos rios é uma classificação que reflete o grau de ramificação 
ou bifurcação dentro de uma bacia. 
Normalmente designa-se o afluente que não se ramifica como de 
primeira ordem, sem levar em conta se ele deságua no rio principal ou não. 
Quando dois rios de primeira ordem se juntam é formado um rio de segunda 
ordem. Dois rios de ordem n dão lugar a um rio de ordem n+1. 
 
b2) Densidade de drenagem 
 
Uma indicação razoável de grau de desenvolvimento de um sistema de 
drenagem é fornecida pelo índice chamado densidade de drenagem. 
É a relação entre o comprimento total dos cursos d’água (efêmeros, 
intermitentes e perenes) de uma bacia hidrográfica e a área total da bacia. 
 
 
A
LDd = 
 
Onde: 
L é o comprimento total em Km; 
A é a área da bacia Km2. 
 
Em geral 0,5 ≤ Dd ≤ 3,5 Km/Km2 
 
b3) Extensão média do escoamento superficial 
 
Este índice é definido como sendo a distância média em que a água da 
chuva teria de escoar sobre os terrenos de uma bacia, caso o escoamento se 
desse em linha reta, desde onde a chuva caiu até o ponto mais próximo no leito 
20 
de um curso d’água qualquer da bacia. Considerando que uma bacia de área a 
possa ser representada por uma área de drenagem retangular, tendo um curso 
d’água de extensão L passando pelo seu centro, a extensão l do escoamento 
superficial é dada por: 
 
 
 
 
L
Al
*4
= 
 
 
Embora a extensão do escoamento superficial que efetivamente ocorre 
sobre os terrenos possa ser bastante diferente dos valores determinados por 
este índice, ele constitui uma indicação da distância média do escoamento 
superficial. 
 
Características do relevo de uma bacia 
 
O relevo de uma bacia hidrográfica tem grande influência sobre os 
fatores meteorológicos e hidrológicos, pois a velocidade do escoamento 
superficial é determinada pela declividade do terreno, enquanto que a 
temperatura, a precipitação, a evaporação, etc, são funções da altitude da 
bacia. 
 
Declividade da bacia 
 
A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a 
velocidade com que se dá escoamento superficial, afetando portanto o tempo 
que leva a água da chuva para concentra-se nos leitos fluviais que constituem 
a rede drenagem das bacias. 
A magnitude dos picos de enchente e a maior ou menor oportunidade de 
infiltração e susceptibilidade para erosão dos solos dependendo da rapidez 
com que ocorre o escoamento o escoamento sobre os terrenos da bacia. 
 
 
 
 
 
 
21 
Declividade do álveo (calha) 
 
A água de precipitação concentra-se nos leitos dos rios depois de se 
escoar superficial e subterraneamente pelos terrenos da bacia. Tendo os leitos 
como caminho, as águas são conduzidas em direção à desembocadura. 
A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos 
canais fluviais. Assim quanto maior a declividade, maior será a velocidade de 
escoamento e tanto mais pronunciados e estritos serão os hidrogramas das 
enchentes. 
A declividade do álveo pode ser obtido de três maneiras, cada uma com 
diferente grau de representatividade. 
S1 : linha com declividade obtida tomando a diferença total de elevação do 
leito pela extensão horizontal do curso d’ água. 
S2 : linha com declividade obtidapor compensação de áreas, de forma 
que a área entre ela e a abscissa seja igual à compreendida entre a 
curva do perfil e a abscissa. 
S3 : linha obtida a partir da consideração do tempo de percurso; é a média 
harmônica ponderada da raiz quadrada das declividades dos 
diversos trechos retilíneos, tomando-se como peso a extensão de 
cada trecho. 
 
 
22 
 
 
S3-Declividade equivalente constante; 



∑
∑=
i
i
i
S
L
LS 2
1
3 
ii DS = , onde Di = declividade de cada trecho. 
2
3










∑
∑=
i
i
i
D
L
LS 
 
 
23 
Curva hipsométrica 
 
É a representação gráfica do relevo médio de uma bacia. Representa o 
estuda da variação da elevação dos vários terrenos da bacia com referência ao 
nível média do mar. 
Essa variação pode ser indicada por meio de um gráfico que mostra a 
percentagem da área de drenagem que existe acima ou abaixo das várias 
elevações. 
A curva hipisométrica pode ser determinada planimetrando-se as áreas 
entre pares sucessivos de curvas de nível. 
 
Altitude mediana – correspondente a abscissa média da curva 
hipsométrica. 
 
Altitude média – é a altura de um retângulo de área equivalente a área 
abaixo da curva hipsométrica. 
 
 
24 
Unidade 3 – Precipitação 
 
PRECIPITAÇÃO é o nome que se atribui a toda forma de umidade que, 
proveniente da atmosfera, deposita-se sobre a superfície da Terra. Ocorre na 
forma de chuva, granizo, neve, neblina, orvalho e geada. A formação das 
precipitações está ligada à ascensão das massas de ar que promove o seu 
resfriamento, podendo fazer com que atinja o seu ponto de saturação, 
condensando-se, na forma de minúsculas gotas que permanecem em 
suspensão, como nuvens ou nevoeiros. Para que a precipitação ocorra é 
necessária a coalescência de gotículas através de algum agente aglutinador, 
que pode ser a turbulência, a vibração promovida pelas descargas elétricas, 
etc. Pode acontecer que as gotas em queda encontrem camadas da atmosfera 
de baixíssimas temperaturas, congelando-se e juntando-se a outras gotículas 
congeladas ou não, formando pedras de gelo de tamanhos diversos e 
alcançando a superfície da Terra em forma de granizo. A neve resulta do 
crescimento de cristais de gelo nas camadas frias em torno de núcleos tais 
como particulados, sal, etc., que coalescem para formar flocos suficientemente 
pesados para vencer a gravidade e precipitar. A neblina acontece quando, nas 
noites claras, as temperaturas próximas à superfície do terreno baixam 
rapidamente, promovendo a condensação e formação de gotículas. Quando 
tais gotículas se encontram com as superfícies de obstáculos tais como folhas 
das árvores, telhados, etc., depositam-se sobre elas na forma de orvalho. 
Quando as temperaturas nas camadas de ar próximas à superfície do terreno 
atingem valores abaixo do ponto de congelamento, há deposição de gotículas 
da neblina em forma de geada. 
Na engenharia, geralmente refere-se a precipitação como sinônimo de 
chuva pelo fato de que outras formas ou representam uma parcela pouco 
significativa o ciclo hidrológico ou são incomuns em algumas regiões, como é o 
caso da neve no Brasil. O presente capítulo trata, portanto, da precipitação na 
forma de chuva. 
A atmosfera terrestre é uma camada gasosa que se mantém envolvendo 
a Terra graças à ação do campo gravitacional, sendo o ar atmosférico uma 
mistura de gases constituída de ar seco acrescido de vapor d’água (variável no 
espaço e no tempo, dentro da faixa de 0 a 1%), de composição 
aproximadamente constante [nitrogênio (78,08%) e oxigênio (20,95%)]. Ela é 
subdividida em regiões distintas. A troposfera é a sua camada mais próxima da 
superfície que, de espessura até 16 km a partir do Equador e até 8 km a partir 
dos polos, é o principal meio de transporte de massa (água, partículas sólidas, 
poluentes, etc.), uma vez que contém 80% da massa total da atmosfera, 
energia térmica recebida pelo sol e quantidade de movimento (movimento das 
massas de ar). Acima dessa camada está a estratosfera, que abriga a camada 
de ozônio que protege a Terra da infiltração dos perigosos raios ultravioleta. 
Tem como limite inferior a tropopausa e superior a estratopausa. Acima da 
estratosfera está a alta atmosfera, importante por conter elementos especiais e 
camadas ionizadas, ser responsável pelas reações fotoquímicas e atuar como 
meio de comunicação via satélite. 
Face à distribuição apresentada, pode-se concluir que a baixa 
atmosfera, em especial a troposfera, é de maior interesse como fonte de 
umidade, elemento básico para a formação das precipitações. 
 
25 
3.1. Tipos de chuva 
 
Diversos tipos de precipitação podem ocorrer, do acordo com o fator 
responsável pela ascensão da massa de ar que lhes deu origem. São eles: 
 
a) Frontais ou ciclônicas: associadas com o movimento de massas de ar 
de regiões de alta pressão para regiões de baixa pressão. Ocorrem ao 
longo da linha de descontinuidade que separa duas massas de ar de 
características diferentes e caracterizam-se como chuvas de intensidade 
baixa a moderada, de média e longa duração e que abrangem grandes 
áreas. 
 
 
b) Orográficas: resultam da ascensão mecânica de correntes horizontais 
de ar úmido sobre barreiras naturais impostas pelo relevo, tais como 
montanhas. São chuvas concentradas, normalmente de pequena 
intensidade e grande duração. 
 
Esquema de formação da precipitação orográfica 
 
c) Convectivas: típicas das regiões tropicais. O aquecimento desigual da 
superfície terrestre provoca o aquecimento de camadas de ar com 
densidades diferentes, o que gera uma estratificação térmica da 
atmosfera em equilíbrio instável. Se esse equilíbrio por qualquer motivo, 
vier a ser quebrado, provoca uma ascensão brusca e violenta do ar 
menos denso, capaz de atingir grandes altitudes, com formação de 
nuvens tipo cumulus. Essas precipitações são de grande intensidade e 
pequena duração, caracterizadas por fenômenos elétricos e fortes 
26 
rajadas de ventos, abrangendo pequenas áreas. Exemplos: Belém do 
Pará e chuvas de verão. 
 
 
Do ponto de vista de engenharia, os dois principais tipos são importantes 
em projetos de grandes bacias (obras hidrelétricas, navegação e controle de 
cheias) enquanto o último tipo interessa às obras em pequenas bacias, como 
dimensionamento de bueiros e galerias de águas pluviais. 
 
3.2. Análise de dados pluviométricos 
 
As chuvas podem ser medidas pôr pluviômetros ou pôr pluviógrafos. 
Ambos têm o princípio, a medição do volume de água precipitado em uma área 
unitária, sendo este em geral, representado pôr uma unidade de comprimento 
(altura), que representa a altura equivalente à cobertura de uma área com o 
volume precipitado, caso esse volume fosse distribuído uniformemente 
Os registros dos pluviômetros são anotados a intervalos regulares (em 
geral, 24 horas). 
 
 
 
 
27 
 
 
Os pluviógrafos registram o volume precipitado continuamente no tempo, 
de onde se pode caracterizar a intensidade da chuva, representada pela 
relação entre a altura precipitada em um intervalo de tempo e o próprio 
intervalo. Os registros dos pluviógrafos podem ser do tipo gráfico, onde uma 
pena acompanha a variação da altura precipitada e o papel se movimenta com 
uma velocidade conhecida, definindo a escala do tempo, ou do tipo digital, 
onde os valores são acumulados em uma memória, com recuperação imediata 
(real-time) ou posterior ( através de coletores de dados ou data-loggers). 
Tanto os pluviômetros quanto os pluviógrafos, costumam ter superfície 
receptora circular com área entre 200 e 500 cm2 e são geralmente instalados a 
1,50 m do solo. Devem ser instalados de tal forma que não sofram influências 
deárvores, prédios ou outros obstáculos. 
 
 
 
 
 
28 
 
 
Estes pluviômetros e pluviógrafos estão distribuídos pôr diversos pontos 
do Estado e o conjunto de aparelhos forma a rede de pluviógrafos. 
Dependendo da forma desta rede teremos condições de termos em mão dados 
mais confiáveis ou não para avaliação das chuvas. 
A chuva também pode ser estimada utilizando radares meteorológicos. A 
medição de chuva por radar está baseada na emissão de pulsos de radiação 
eletromagnética que são refletidos pelas partículas de chuva na atmosfera, e 
na medição do da intensidade do sinal refletido. A relação entre a intensidade 
do sinal enviado e recebido, denominada refletividade, é correlacionada à 
intensidade de chuva que está caindo em uma região. A principal vantagem do 
radar é a possibilidade de fazer estimativas de taxas de precipitação em uma 
grande região no entorno da antena emissora e receptora, embora existam 
erros consideráveis quando as estimativas são comparadas com dados de 
pluviógrafos. 
 
 
 
 
 
29 
3.2.1 – Determinação da altura de chuva 
 
A determinação da altura de chuva, hch,a partir das alturas da proveta 
graduada, hprov é feita considerando-se as áreas do bocal coletor em forma de 
funil, Abocal, e da proveta, Aprov, de acordo com: 
 
bocal
prov
provchv
bocal
prov
prov
chv
A
A
hh
A
A
h
h
*=→= 
 
3.2.2 – Grandezas características 
 
A precipitação é caracterizada por meio de três grandezas: altura, 
duração e intensidade. A altura pluviométrica é o volume da chuva precipitado 
medido em milímetros (mm). No entanto, esse valor não tem significado se não 
estiver relacionado a uma duração. Logo, quando uma precipitação é medida, 
esta é relacionada a um período de tempo (ex. 100 mm/mês ou 10 mm/hora). A 
intensidade é a grandeza que visa caracterizar a variabilidade temporal. 
Geralmente é medida em mm/h ou mm/min. A intensidade é muito importante 
para estudos de erosão do solo e inundação. 
 
Altura pluviométrica 
 
A altura pluviométrica é expressa em milímetros (unidade linear) que 
representa um decímetro cúbico (dm³) por metro quadrado (l/m²). Logo, para se 
calcular o volume de água precipitada em determinado local (geralmente bacia 
hidrográfica), multiplica-se a sua área (km² ou hectare) pela altura 
pluviométrica. Os devidos cuidados devem ser tomados com a ordem de 
grandeza das unidades. Por exemplo: 
 
Considerar uma bacia hidrográfica com 2 km² ou 200 ha em que 
determinado mês recebeu uma precipitação média mensal de 200 mm. 
Logo o volume precipitado foi: 
 
35
433
3
353
6233
323
10410200200V
1010(m V
10(m V
104102200V
1010(m V
10(m V
m
)ha(A)mm(H)
)ha(A)mm(H)
ou
m
)km(A)mm(H)
)km(A)mm(H)
×=××=
×××=
××=
×=××=
×××=
××=
−
−
 
 
 
Intensidade da precipitação 
É a relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação, 
expressa em geral em mm/h ou mm/min ou l/s*ha. 
30 
 
Duração 
Período de tempo contado desde o início até o fim da precipitação. 
Chuva Duração Intensidade 
Orográfica Grande Pequena 
Frontal Media e Longa Baixa-Moderada 
Convectiva Curta Alta 
 
3.3. Freqüência, variações e tempos de recorrência das 
precipitações. 
 
A escolha de tormenta de projeto para os projetos de obras de 
drenagem urbana deve ser considerada de acordo com a natureza das obras a 
projetar. Deve-se levar em conta os riscos envolvidos quanto à segurança da 
população e as perdas materiais. 
Caso haja disponibilidade de dados, procura-se determinar um padrão 
típico para a região em estudo, função da variação espacial e temporal das 
precipitações. 
As relações intensidade-duração-frequência são muito utilizadas na 
obtenção dos hidrogramas de projeto para o dimensionamento de pequenas 
obras de drenagem urbana. Essas relações associam, à tormenta de projeto, 
uma probabilidade de ocorrência. Dessa forma, a escolha da tormenta de 
projeto depende da probabilidade de ocorrência da mesma, 
consequentemente, existe um risco associado dessa tormenta ser superada. 
A freqüência média da tormenta de projeto, F, é dada como o inverso do 
período de retorno, Tr, ou seja, 
rT
F 1= 
Pôr exemplo, para uma tormenta de período de retorno de dez anos, a 
freqüência correspondente é igual a 0,1; isso significa que há uma chance em 
dez de ocorrer uma tormenta igual ou superior num dado ano. A probabilidade 
de ocorrer, pelo menos, uma tormenta de período de retorno de dez anos 
durante um período de N anos é obtida pôr uma distribuição binomial e 
expressa pôr: 
NFR )1(1 −−= 
Onde: 
R= risco de ocorrência de , ao menos, uma tormenta igual ou superior à 
de projeto na vida útil da obra; 
F= freqüência da tormenta; 
N= vida útil da obra, em anos. 
A vazão cresce de forma não linear com o período de retorno, à medida 
que o período de retorno cresce, o gradiente das vazões de projeto diminui. 
Dessa forma, nem sempre a escolha de um período de retorno maior 
ocasionaria uma elevação muito grande no custo da obra. 
31 
 Risco de Ocorrer Enchente Maior 
 
Risco – R (%) 
 
Duração da chuva crítica 
Em geral, adota-se, para a chuva crítica de uma pequena bacia 
hidrográfica, uma duração igual ao tempo de concentração da bacia. 
Essa hipótese é válida quando se admite que a contribuição do 
escoamento superficial à seção de saída da bacia atinja um regime 
permanente, após a duração da chuva ter superado o tempo de concentração 
da bacia. 
A definição da duração da chuva de projeto deve sempre considerar as 
implicações das variações das vazões e volumes obtidos, nos hidrogramas de 
projeto, sobre as dimensões das obras de drenagem a serem construídas. 
 
3.4. Precipitação média em uma bacia. Métodos de cálculo. 
 
A altura média de precipitação em uma área específica é necessária em 
muitos de problemas hidrológicos, notadamente na determinação do balanço 
hídrico de uma bacia hidrográfica, cujo estudo pode ser feito com base em um 
temporal isolado, com totais de uma estação do ano, ou ainda com base em 
totais anuais. 
32 
Para calcular a precipitação média numa superfície qualquer, é 
necessário utilizar as observações dentro dessa superfície e nas suas 
vizinhanças. Aceita-se a precipitação média como sendo uma lâmina de água 
de altura uniforme sobre toda a área considerada, associada a um período de 
tempo dado (como uma hora, dia, mês, ano), muito embora se saiba que a 
chuva real obedece a distribuições espaciais e temporais variáveis. O risco de 
utilização dos dados de precipitação média espacial reside na aplicação dos 
mesmos para projetos de irrigação 
 
Conceito de precipitação média 
 
Existem três métodos, os mais usuais, para essa determinação: o 
método aritmético, o método de Thiessen e o método das isoietas. 
 
Método Aritmético 
 
Esse método é o mais simples: consiste em determinar-se a média 
aritmética entre as alturas de chuvas medidas na área. Este método só 
apresenta uma boa estimativa se os aparelhos forem distribuídos 
uniformemente e a área for plana ou de relevo suave. 
 
 ∑ == ni iPnh 1
1
 
33 
 
sendo: 
h -altura média de precipitação (mm) 
Pi -a lâmina de precipitação do posto i (mm) 
n -número de posto considerados 
 
Método de Thiessen 
 
Esse método, que pode ser utilizado mesmo para uma distribuição não 
uniforme dos aparelhos. Consiste em atribuir um peso aos totais precipitados 
observados em cada aparelho, possibilitando que a área de influência de cada 
qual seja considerada na avaliação da média. 
Essas áreas de influência (pesos) são determinadas através de mapas 
da bacia com os postos, unindo-se os postos adjacentes por linhas retas e, em 
seguida, traçando-se as mediatrizesdestas retas, formando polígonos, cujos 
lados constituem os limites das áreas de influência de cada estação. 
A precipitação média é calculada pela média ponderada entre a 
precipitação Pi de cada estação e o peso a ela atribuído Ai que é a área de 
influência de Pi. 
 
T
ii
A
AP
h ∑= 
 
h = a precipitação média sobre a bacia 
TA = a área total da bacia. 
 
 
Método de Thiessen 
 
 
34 
 
 
 
Método das Isoietas 
 
De acordo com o método das isoietas, em vez de pontos isolados de 
precipitação determinados pelos aparelhos de medida, utilizam-se curvas de 
igual precipitação, cujo traçado é simples e semelhante ao das curvas de nível, 
onde a altura da chuva substitui a cota do terreno. 
A precipitação média sobre uma área é calculada ponderando-se a 
precipitação média entre isoietas sucessivas (normalmente fazendo a média 
dos valores de duas isoietas) pela área entre as isoietas, totalizando-se esses 
produtos e dividindo-se pela área total da bacia. 
 
A
Ahh
h
i
ii∑ 

 ++
= 2
1
 
 
35 
 
 
 
 
 
 
36 
Preenchimento de falhas 
 
Muitas estações pluviométricas apresentam falhas em seus registros 
devido a problemas operacionais (observador ou aparelho). Entretanto, como 
há necessidade de se trabalhar com séries contínuas, essas falhas devem ser 
preenchidas. Um método bastante utilizado para se fazer esta estimativa tem 
como base em pelo menos dez anos de registros pluviométricos de pelo menos 
três estações localizadas o mais próximo possível da estação que apresenta 
falha nos dados de precipitação. 
Seja uma estação x, que apresenta falhas, cuja média Mx das 
precipitações é conhecida, em determinado período de anos. Em geral adota-
se o procedimento dado a seguir: 
 
a) Supõe-se que a precipitação na estação x seja proporcional as 
precipitações nas estações vizinhas A, B e C num mesmo 
período, que serão representadas por Pa, Pb, Pc. 
b) Supõe-se que o coeficiente de proporcionalidade seja relação 
entre a média Mx e as médias Ma, Mb e Mc, no mesmo 
intervalo de anos. 
c) Adota-se como valor Px a média ponderada entre os três 
valores calculados a partir de A, B e C. 
 


 ++= c
c
x
b
b
x
a
a
x
x PM
MP
M
MP
M
MP ***
3
1
 
 
3.4. Precipitações Intensas 
 
As precipitações intensas são as principais causas de cheias e 
prejuízos, por isso merecem destaque especial em hidrologia. Normalmente o 
transbordamento de rios, problemas de drenagem, alagamento de ruas, 
inundação de residências, escolas, entre outros é um processo decorrente de 
uma chuva intensa. Assim, é lógico que no dimensionamento de obras de 
drenagem (pontes, bueiros, vertedores, etc.) deve-se analisar o comportamento 
das chuvas intensas em uma região, de forma a dimensionar estruturas que 
tragam segurança à população. 
Dentro do conceito de chuva intensa, deve ser lembrado que quanto 
mais curta a duração de uma precipitação, maior a chance de que ela tenha 
sido muito intensa, e que quanto mais freqüente uma chuva maior é a 
probabilidade de sua ocorrência. Assim, na análise de um chuva intensa, deve 
ser considerada a inter-relação entre essas variáveis: Intensidade – Duração – 
Freqüência. Esse processo é possível através da utilização das chamadas 
curvas IDF. 
A curva IDF é obtida a partir da análise estatística de séries longas de 
dados de um pluviógrafo (mais de 15 anos, pelo menos). A metodologia de 
desenvolvimento da curva IDF baseia-se na seleção das maiores chuvas de 
uma duração escolhida (por exemplo 15 minutos) em cada ano da série de 
dados. Com base nesta série de tamanho N (número de anos) é ajustada uma 
distribuição de freqüências que melhor represente a distribuição dos valores 
observados. 
37 
 
 
É usual o emprego de equações intensas do tipo: 
 
ntt
Ci )( 0+
= 
 
onde: 
 
i - é a intensidade média (mm/mim) para a duração t; 
to, C e n são parâmetros a determinar. 
 
Certos autores procuram relacionar C com o período de retorno T por 
meio de uma equação do tipo C =kTm e expressar a equação anterior na forma 
mais geral. 
n
m
tt
kTi )( 0+
= 
Algumas equações intensidade – duração – freqüência para cidades 
brasileiras e os respectivos períodos de observação em anos. 
 
Sendo, i (mm/h), T (anos) e t (min) 
 
Rio de Janeiro: 74,0
15,0
)20(
1239
+
=
t
Ti (31 anos) 
 
Curitiba: 15,1
217,0
)26(
5950
+
=
t
Ti (31 anos) 
 
 
Belo Horizonte: 84,0
10,0
)20(
87,1447
+
=
t
Ti (31 anos) 
38 
Para outras cidades ver “Chuvas Intensas no Brasil”, Eng. Otto 
Pfafstetter – Publicação do extinto D.N.O.S. 
 
Equações intensidade – duração – freqüência para as estações pluviométricas 
do Rio de Janeiro: 
Pluviômetro K m t0 n Fonte 
Santa Cruz 711,30 0,186 7,00 0,687 PCRJ- Cohidro (1992) 
Campo Grande 891,67 0,187 14,00 0,689 PCRJ- Cohidro (1992) 
Mendanha 843,78 0,177 12,00 0,698 PCRJ- Cohidro (1992) 
Bangu 1.208,96 0,177 14,00 0,788 PCRJ- Cohidro (1992) 
Jardim Botânico 1.239,00 0,150 20,00 0,740 Ulysses Alcântara 
(1960) 
Capela Mayrink 921,39 0,162 15,46 0,673 Rio-Águas (2003) 
Via11 (Jacarepaguá) 1.423,20 0,196 14,58 0,796 Rio-Águas (2005) 
Sabóia Lima 1.782,78 0,178 16,60 0,841 Rio-Águas (2006) 
Benfica 7.032,07 0,150 29,68 1,141 Rio-Águas (2006) 
Realengo 1.164,04 0,148 6,96 0,769 Rio-Águas (2006) 
Irajá 5.986,27 0,157 29,70 1,050 Rio-Águas (2007) 
Eletrobrás -Taquara 
(Eletrobrás) 
1.660,34 0,156 14,79 0,841 Rio-Águas (2009) 
 
 
Observações sobre os Períodos de Retorno Utilizados para Projetos 
Hidráulicos 
 
Quanto maior o período de retorno, T, maiores serão os picos de vazão, 
mais seguras e mais caras serão as obras. Assim, o período de retorno pode 
ser estabelecido com base em estudos econômicos. Entretanto, a necessidade 
de considerarem-se custos e benefícios de difícil quantificação ou impossíveis 
de serem traduzidos em unidades monetárias, limitam tal análise. 
Apresentam-se, a seguir, alguns valores aceitos na prática: 
 
Barragens: 1.000 a 10.000 anos. 
Galerias de águas pluviais: 5 a 10 anos. 
Canais em terra: 10 anos. 
Pontes e bueiros em córregos mais importantes; e que dificilmente 
permitirão ampliações futuras: 25 anos. 
Obras em geral em pequenas bacias urbanas: 5 a 50 anos. 
 
39 
Mais especificamente em relação aos projetos de drenagem, os 
períodos de retorno aceitos na literatura técnica e de consenso internacional, 
são apresentados a seguir: 
 
Tabela Tucci et al (1995) 
Tipo da Obra Ocupação do Solo T (anos) 
Microdrenagem Residencial 2 
 Comercial 5 
 Áreas com edifícios de serviço público 5 
 Aeroportos 2-5 
 Áreas comerciais e artérias de tráfego 5-10 
 
Macrodrenagam Áreas comerciais e residenciais 50-100 
 Área de importância específica 500 
 
40 
Unidade 4 – Evaporação, Transpiração e Evapotranspiração 
 
Introdução 
A evaporação é o processo físico no qual um líquido ou sólido passa 
para o estado gasoso (vapor). A transpiração é o processo pelo qual as plantas 
retiram a umidade do solo e a libertam no ar sob a forma de vapor. Os 
processos só ocorrem se houver introdução de energia no sistema, proveniente 
do sol, da atmosfera, ou de ambos Mais da metade da precipitação que cai 
sobre os continentes volta à atmosfera através da ação conjunta desses dois 
processos, a evapotranspiração. 
Informações quantitativas desses processos, que constituem fase 
importante do ciclo hidrológico, são utilizadas na resolução de numerosos 
problemas que envolvem o manejo d’água. Tanto o planejamento de áreas 
agrícolas de sequeiro ou irrigada, a previsão decheias ou a construção e 
operação de reservatórios, requerem dados confiáveis de evaporação e/ou 
evapotranspiração. Entretanto, essas informações obtidas de medidas diretas 
para diferentes locais e condições meteorológicas distintas não existem em 
quantidade suficiente. Assim, estimativas baseadas em princípios físicos e 
principalmente equações empíricas são utilizadas como alternativas para suprir 
esta carência. 
Discutem-se a seguir os processos de evaporação e evapotranspiração, 
fornecendo alguns procedimentos de cálculo usuais. 
 
Fatores que Afetam a Evaporação 
A quantidade evaporada a partir de uma superfície de água é 
proporcional à diferença entre a pressão de vapor na superfície e a pressão de 
vapor no ar das camadas adjacentes. No ar parado, a diferença da pressão de 
vapor rapidamente diminui e o processo de evaporação fica limitado pela 
difusão do vapor na atmosfera proveniente da superfície líquida. A turbulência 
provocada pelo vento e por convecção térmica afasta o vapor das camadas em 
contato com a superfície das águas e possibilita a continuidade da evaporação. 
As variáveis meteorológicas que interferem na evaporação de superfícies livres 
de água particularmente são: a radiação solar, a temperatura do ar, vento e 
pressão de vapor. A temperatura do ar está associada à radiação solar e, desta 
forma, correlaciona-se positivamente com a evaporação. O aumento da 
temperatura do ar influi favoravelmente na intensidade de evaporação, porque 
permite que uma maior quantidade de vapor de água esteja presente no 
mesmo volume de ar acima da superfície evaporante. 
 
• Temperatura da superfície: Quanto maior a temperatura da 
superfície, maior a energia cinética das moléculas e maior o 
número de moléculas que escapam da superfície. 
 
• Salinidade da água: Os sais dissolvidos na água reduzem a 
pressão de vapor de uma superfície de água. Por isto a 
evaporação é mais lenta em águas salgadas. 
 
 
 
 
41 
• Grau de umidade relativa do ar 
 
umidade de saturado se ar, de volumeno água de quantidade
ar no presente águad' vapor de quantidade
= relativa Umidade
 
 
Quanto maior a quantidade de água no ar atmosférico, maior o 
grau de umidade e maior a intensidade de evaporação da 
superfície d’água. 
 
 
• Pressão barométrica: Quanto maior a altitude, menor a 
pressão barométrica e maior a intensidade da evaporação (a 
influência da pressão é pequena). 
 
 
Mensuração da Evaporação 
Os métodos normalmente usados para determinar a evaporação são: 
transferência de massa, balanço de energia, equações empíricas, balanço 
hídrico e evaporímetros(direto). 
 
• Os métodos que aplicam os princípios da transferência de massa 
apresentam a dificuldade de obtenção das variáveis envolvidas. 
Baseiam-se na primeira Lei de Dalton, que estabelece a relação entre 
evaporação e pressão de vapor, expressa por: 
 
)( eaesbEo −= 
Onde: 
Eo= evaporação; 
b= coeficiente empírico; 
es= pressão de vapor de saturação na temperatura da superfície; 
ea= pressão de vapor numa altura acima da superfície. 
 
• Balanço Hídrico: aplica a equação da continuidade a um reservatório. 
Exige, portanto, conhecimento preciso e completo a respeito dos 
volumes aduzidos, dos caudais afluentes e do volume armazenado. A 
não ser que a evaporação seja da mesma ordem de grandeza dos 
outros fenômenos, e que não haja novas contribuições ou perdas não 
registradas, provenientes de escoamentos subsuperficiais, em geral, é 
muito impreciso por expressar os erros de cálculo das outras parcelas. A 
evaporação pode ser obtida pela seguinte equação: 
 
AdtdVPAQIEo /)/(/)( −+−= 
 
Onde: 
V= Volume de água contido no reservatório; 
t= tempo; 
I= vazão total de entrada no reservatório; 
Q= vazão de saída do reservatório; 
Eo= evaporação; 
42 
P= precipitação sobre o reservatório; 
A= área do reservatório. 
 
• Empíricas: em princípio, medindo-se umidade, temperatura e vento em 
dois níveis acima de uma superfície de água, deve ser possível calcular 
o transporte de vapor ascendente, utilizando a teoria de turbulência. 
Muitas equações complexas já foram propostas para expressar essa 
relação. A equação abaixo, por exemplo, foi ajustada empiricamente 
para o Lago Hefner, nos EUA: 
 
)(03594,0 88 eeVEo s −= 
 
Eo=quantidade evaporada em mm/dia, 
es= é a pressão de vapor(mm hg) à superfície da água, e 
e8 e V8 são respectivamente, a pressão do vapor e a velocidade do 
vento (km/h) a 8 metros da superfície. 
 
• Balanço Energético: 
Esta metodologia tem como um dos fatores principais o entendimento de 
alguns aspectos do comportamento climático sobre a superfície terrestre 
e a atmosfera. A radiação solar é um destes fatores, que sucintamente é 
descrito como um comprimento de onda curto onde parte da energia é 
absorvida pela atmosfera (11%), parte é dispersa em direção ao espaço 
(9%) e outra em direção a Terra (5%). Uma parcela desta energia (33%) 
é refletida e o restante chega na superfície da Terra (42%), 
atravessando nuvens ou diretamente. Da parcela que atinge a superfície 
da Terra, parte é refletida e parte é absorvida. A parcela absorvida 
produz aquecimento na superfície, tendo com resultado a evaporação e 
a radiação térmica em direção à atmosfera. A figura seguinte retrata as 
componentes de energia. 
 
Figura - Componentes do balanço de energia 
43 
 
Pode ser expresso por: 
 
[ ])1( 0 R
HHHE i
+
∆−+= λρ 
 
onde 
Hi é o calor total recebido pelo lago, incluindo a radiação solar e o calor 
introduzido no lago pela água efluente; 
H0 é o calor que sai do lago como radiação refletida e devolvida, bem 
como retirado pelas águas do reservatório; 
ρ é a densidade da água evaporada; 
λ o calor latente de vaporização e 
R a relação entre o calor utilizado pela evaporação e o transferido ao ar 
como calor sensível. O valor de R, conhecido como Razão de Bowen é 
dado por: 
 
)(1000
)(61,0 0
as
As
ee
TTpatm
E
−
−
= 
 
Onde Ts e Ta são, respectivamente, a temperatura na superfície e no ar. 
 
• Evaporímetros: o método mais antigo para calcular evaporação de um 
lago é por meio dos evaporímetros ou cubas de evaporação. A mais 
usada é a cuba classe A do Weather Service, cujo diâmetro é de 1,22 m 
com profundidade 25,4 cm. A quantidade de água evaporada é medida 
diariamente por meio de uma ponta limnimétrica com extremidade em 
gancho. É evidente que a evaporação a partir de um recipiente difere 
substancialmente da que ocorre na superfície de um reservatório, 
principalmente devido à diferença de temperatura da água nos dois 
casos. O pequeno volume de água na cuba e o metal exposto ao sol 
contribuem para substanciais variações de temperatura da água, à 
medida que se altera a temperatura do ar e a radiação solar. Já nos 
lago, a grande massa de água e o efeito estabilizador das correntes de 
convecção e do solo, em volta do reservatório, trazem como 
conseqüência uma amplitude muito menor na variação das 
temperaturas. Assim, é necessário corrigir o valor da evaporação (Ep) 
encontrado através das cubas. Estudos mostraram que a correlação 
entre a evaporação anual em um lago Er e a evaporação em uma cuba 
desse tipo Ep apresenta valores na faixa 0.67 a 0,81(média=0,7), o que 
significa que Er /Ep ~0,7. 
 
44 
 
 
Transpiração 
As plantas retiram água do solo por meio de suas raízes, transportam-na 
através de sua estrutura e eventualmente liberam-na através dos estômatos 
nas suas folhas. A transpiração é essencialmente a evaporação da água 
liberada pelas folhas dos vegetais. As quantidades de transpiração são, 
portanto, aproximadamente as mesmas da evaporação a partir de uma 
superfície; livre de água, desde que o abastecimento hídrico à planta não seja 
limitado. A evaporaçãocalculada, relativa a uma superfície livre, pode, 
portanto, ser tomada como indicativo da evapotranspiração potencial referente 
a uma superfície de solo com cobertura vegetal. 
A quantidade total de transpiração das plantas durante um longo período 
de tempo é limitada principalmente pela disponibilidade de água. Em regiões 
de elevada precipitação bem distribuída ao longo do ano, todas as plantas 
transpirarão na mesma proporção e as diferenças no total serão devidas à 
diversidade do período de crescimento de cada espécie. Onde o abastecimento 
de água for restrito e sazonal, a profundidade de raízes adquire grande 
importância. Nessas condições as gramíneas de raízes curtas murcham e 
morrem quando a superfície do solo fica seca, ao passo que os vegetais de 
raízes longas continuarão a retirar água das camadas profundas do solo. A 
vegetação de raízes longas transpira maior quantidade de água durante o ano. 
A prática demonstra que a transpiração não será reduzida em quantidade, por 
diminuição do teor de umidade do solo antes de ser atingido o ponto de 
murchamento do solo. 
 
Evapotranspiração 
A evapotranspiração, às vezes chamada de uso consuntivo ou 
evaporação total, inclui toda a água retirada de uma região, por transpiração 
das plantas e por evaporação, tanto do solo e da neve, como de superfícies de 
água. A evapotranspiração é importante para o balanço hídrico de uma bacia 
como um todo e, principalmente, para o balanço hídrico agrícola, que poderá 
envolver o cálculo da necessidade de irrigação. 
Evapotranspiração potencial (ETP): quantidade de água transferida 
para a atmosfera por evaporação e transpiração, na unidade de tempo, de uma 
superfície extensa completamente coberta de vegetação de porte baixo e bem 
suprida de água (Pennan, 1956). 
45 
Evapotranspiração real (ETR): quantidade de água transferida para a 
atmosfera por evaporação e transpiração, nas condições reais (existentes) de 
fatores atmosféricos e umidade do solo. A evapotranspiração real é igual ou 
menor que a evapotranspiração potencial (ETR<ETP) (Gangopadhyaya et al, 
1968). 
Informações confiáveis sobre evapotranspiração real são escassas e de 
difícil obtenção, pois demandam um longo tempo de observação e custam 
muito caro. Já a evapotranspiração potencial pode ser obtida a partir de 
modelos baseados em leis físicas e relações empíricas de forma rápida e 
suficientemente precisa. Várias teorias relacionam ETR e ETP em função da 
disponibilidade de água no solo. Não existe, entretanto, uma teoria que aceita 
universalmente. 
 
 
Mensuração da Evapotranspiração 
Dentre os procedimentos usualmente empregados para medir ou estimar 
a evapotranspiração, citam-se: medidas diretas, métodos baseados na 
temperatura, métodos baseados na radiação, método combinado e o balanço 
hídrico. 
 
• Medidas Diretas: Lisímetros 
 
Os lisímetros são tanques enterrados no solo, dentro dos quais medimos 
a taxa de infiltração e a evapotranspiração. É o método mais preciso 
para a determinação direta da Evapotranspiração, desde que sejam bem 
instalados. 
Existem diversos tipos de lisímetros que podem ser subdivididos em não 
pesáveis e pesáveis. Os lisímetros de drenagem ou percolação 
pertencem à categoria dos não pesáveis, e os lisímetros pesáveis 
subdividem-se em lisímetro de pesagem mecânica, flutuante e 
hidráulico. 
Por questões de simplicidade, descreve-se a seguir o lisímetro de 
drenagem ou percolação. 
Lisímetro de drenagem ou percolação: consiste de um tanque enterrado 
no solo, com dimensões mínimas de 1,5 m de diâmetro por 1,0 m de 
altura, com uma borda superior de 5 cm acima da superfície do solo. Do 
fundo do tanque sai um cano que conduzirá a água drenada até um 
recipiente. O tanque tem que ser cheio com o solo do local onde será 
instalado o lisímetro, mantendo a mesma ordem dos horizontes. No 
fundo do tanque, coloca-se uma camada de mais ou menos 10 cm de 
brita coberta com uma camada de areia grossa. Esta camada de brita 
tem finalidade de facilitar a drenagem de água que percola através do 
tanque. O tanque deve ser pintado interna e externamente para evitara 
problemas de corrosão. Após instalado, planta-se grama no tanque e na 
sua área externa. A Figura a seguir ilustra esse tipo de lisímetro. 
 
46 
 
Esquema ilustrativo de um lisímetro de percolação 
 
A evapotranspiração potencial para um período qualquer é dada pela 
equação: 
 
S
DPIETP −+= 
 
Onde: 
ETP=evapotranspiração potencial (mm); 
I=irrigação do tanque (litros); 
P=precipitação pluviométrica no tanque (litros); 
D=água drenada do tanque (litros); e 
S=área do tanque (m2) 
 
Como o movimento da água no solo é um processo relativamente lento, 
os lisímetros de percolação têm precisão para períodos mais ou menos 
longos. 
 
• Métodos Baseados na Temperatura: 
 
Thornthwaite: a equação do método baseada em dados de precipitação 
e escoamento para diversas bacias hidrográficas dos EUA, 
correlacionados com informações de temperatura é: 
 
a
I
TDETP )10(16 −= 
 
Onde: 
ETP=evapotranspiração potencial para meses de 30 dias e comprimento 
de 12 horas (mm/mês); 
t=temperatura média mensal do ar (ºC); 
D=comprimento médio dos dias do mês, em unidades de 12 horas 
(Tabela 1); 
I=índice de calor anual, correspondente à soma dos 12 índices mensais. 
 
492,0*01791,0*10*71,7*10*5,67 2638 ++−= −− IIIa 
 
∑
=
=
12
1
514,1)
5
(
i
itI 
47 
 
onde 
ti=temperaturas do mês analisado em ºC. 
 
A equação de Thornthwaite ganhou popularidade mundial, mais pelo fato 
de necessitar somente de dados de temperatura do ar, informação 
disponível em grande número de estações e mesmo em postos 
meteorológicos, do que pela sua precisão. 
 
 
Tabela 1. D - Comprimento dos dias do mês em unidades de 12 horas(Tucci,1993). 
 
• Balanço Hídrico: 
 
A determinação da evapotranspiração real de uma região é feita 
medindo a vazão efluente dessa região (superficial e pelo solo) e 
subtraindo esse valor da vazão total de entrada na região (precipitação, 
afluxo superficial e pelo subsolo, bem como água importada). As 
alterações no armazenamento superficial e subterrâneo devem ser 
consideradas, quando não forem desprezíveis. 
 
48 
Unidade 5 – Infiltração 
 
Infiltração é a passagem de água da superfície para o interior do solo. 
Portanto, é um processo que depende fundamentalmente da água disponível 
para infiltrar, na natureza do solo, do estado de sua superfície e das 
quantidades de água e ar, inicialmente presentes no seu interior. 
A medida que a água infiltra pela superfície, as camadas superiores do 
solo vão-se umedecendo de cima para baixo, alterando gradativamente o perfil 
de umidade. Normalmente, a infiltração decorrente de precipitações naturais 
não é capaz de saturar todo o solo, retringindo-se a saturar, quando consegue, 
apenas as camadas próximas à superfície, conformando um perfil típico onde o 
teor de umidade decresce com a profundidade. 
Quando o aporte de água à superfície cessa, a umidade no interior do 
solo se redistribui, evoluindo para um perfil de umidade inverso, com menores 
teores de umidade próximo à superfície e maiores nas camadas mais 
profundas. Nem toda umidade é drenada para as camadas mais profundas do 
solo, já que parte é transferida para a atmosfera por evapotranspiração. 
Nas camadas inferiores do solo geralmente é encontrada uma zona de 
saturação, mas sua influência no fenômeno da infiltração só é significativa 
quando se situa a pouca profundidade. Na figura a seguir pode-se ver a 
evolução do perfil de umidade em um solo natural sujeito à infiltração. 
 
 
 
Figura 5.1 – Evolução do perfil de umidade em um solo. 
 
Fatores que influem na infiltração 
 
• Tipo de solo: Quanto maior a porosidade, tamanho